(57)【要約】【要  約】【課  題】  砥粒と結合剤とを混合，焼成して成る研削用砥石を改良して、レーザー光によるツルーイングおよびドレッシングが、容易かつ高品質に行なわれ得るようにする。【解決手段】  この種の研削砥石は、図の下半部に表したように「多数の砥粒２の間に結合剤２が架橋した顕微鏡組」を有している。本発明は、上記結合剤に充填剤を添加して、図の上半部に斑点で描いたように充填剤の微粒子を分散させる。上記充填剤として（イ）砥石の物性に悪影響を与えず、（ロ）砥石製造工程の焼成時に熔融せず、（ハ）レーザー光の照射を受けて昇温すると結合剤の融点未満の温度で気化し、または燃焼して消失する物質、を選定する。なお、円形仮想線ｃで囲んだ区域は、充填剤を見易くするため結合剤を取り除いて描いてある（現実に取り除いた訳ではなく、思考的に省略して描いた）。【選択図】  図１
2005095992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、
多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された光学顕微鏡組織を有する砥石において、
前記の砥粒と結合剤との調合に充填剤が添加されていて、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子が分散しており、
上記充填剤の融点が、砥石の焼成温度よりも高く、
かつ該充填剤がレーザー光の照射を受けたとき、前記結合剤の融点未満の温度で蒸発し、もしくは昇華する物質であることを特徴とする、レーザーツルーイング・ドレッシング用の砥石。
【請求項２】
前記の結合剤が無機質系結合剤であって、その焼成温度が６００℃〜８００℃であり、
その融点が１６００℃よりも高く、
かつ、前記の充填剤がアルカリ土類金属、望ましくはＣａ，またはＭｇであって、
該充填剤の融点が前記結合剤の焼成温度よりも高く、かつ該充填剤の蒸発点が前記結合剤の融点よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載したレーザーツルーイング・ドレッシング用の砥石。
【請求項３】
前記の結合剤が金属質系結合剤であって、その焼成温度が６５０℃〜７００℃であり、
その融点が１３００℃よりも高く、
かつ、前記の充填剤が金属のハロゲン化物、望ましくはＦｅＣｌ２、ＣｏＣｌ２，または ＣｓＣｌ２であって、                                                      
該充填剤の融点が前記結合剤の焼成温度よりも高く、かつ該充填剤の蒸発点が前記結合剤の融点よりも低いことを特徴とする、請求項１に記載したレーザーツルーイング・ドレッシング用の砥石。
【請求項４】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してドレッシングする方法において、  
前記の砥粒と結合剤との調合に、予め充填剤を添加して、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
砥石の被加工面に、比較的弱いレーザー光を比較的短時間照射して、結合剤の中の充填剤を気化せしめて除去し、充填剤が消失した跡のキャビティによってチップポケットを形成することを特徴とする、レーザードレッシング方法。
【請求項５】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された光学顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してツルーイングする方法において、  
前記の砥粒と結合剤との調合に、予め充填剤を添加して、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
砥石の被加工面に比較的強いレーザー光を比較的長時間照射して、結合剤の中の充填剤を気化せしめることにより該結合剤の架橋を破壊し、砥石表層部の砥粒を脱落させて除去することを特徴とする、レーザーツルーイング方法。
【請求項６】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石において、
前記の砥粒と結合剤との調合に充填剤が添加されていて、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子が分散しており、    
かつ，上記充填剤の熱膨張係数（線膨張）が前記結合剤の熱膨張係数に比して１．１倍以上であることを特徴とする、レーザーツルーイング・ドレッシング用の砥石。
【請求項７】
前記の結合剤が無機質系結合剤であり、
かつ前記の充填剤が金属酸化物、望ましくはＡｌ２Ｏ３、ＢｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３、またはＭｇＯであって、                                                           
上記の充填剤を含む結合剤架橋がレーザー光の照射を受けて昇温すると、熱膨張の差によって該結合剤架橋が破壊されるようになっていることを特徴とする、請求項６に記載したレーザーツルーイング・ドレッシング用の砥石。
【請求項８】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、又は無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された光学顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してドレッシングする方法において、  
予め、前記結合剤に比して熱膨張係数（線膨張）が１．１倍以上の充填剤を添加して焼成することにより、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
比較的に弱いレーザー光を砥石に照射して「充填剤を含む結合剤」の表層を昇温させ、
熱膨張の差により結合剤架橋に微小な亀裂を発生させて、砥石表層の結合剤架橋を除去し、結合剤架橋が消失した跡のキャビティによってチップポケットを形成することを特徴とする、レーザードレッシング方法。
【請求項９】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、又は無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してツルーイングする方法において、  
予め、前記結合剤に比して熱膨張係数（線膨張）が１．１倍以上の充填剤を添加して焼成することにより、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
比較的に強いレーザー光を砥石に照射して「充填剤を含む結合剤」を昇温させ、
熱膨張の差によって砥石表層部の結合剤架橋を破壊し、該結合剤架橋で支持されていた砥粒を脱落させることを特徴とする、レーザーツルーイング方法。
【請求項１０】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、  多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石において、  
前記の結合剤に「酸化性雰囲気中で加熱されると酸化して気体になる物質」望ましくは黒鉛、カーボンナノチューブ、またはカーボンナノファイバーから成る充填剤が添加されていて、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子が分散していることを特徴とする、レーザーツルーイング・ドレッシング用の砥石。
【請求項１１】
「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、
「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してツルーイング、および／またはドレッシングする方法において、前記の砥粒と結合剤との調合に、予め「酸化されて気体となる充填剤」望ましくは黒鉛、カーボンナノチューブ、またはカーボンナノファイバーを添加して、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
砥石の被加工面に比較的強いレーザー光を照射して、架橋結合剤の中の充填剤を酸化せしめて除去することにより結合剤の架橋を破壊し、砥石表層部の砥粒を脱落せしめてツルーイングし、
および／または、比較的弱いレーザー光を照射して、架橋結合剤中の充填剤を酸化させて除去することにより、除去された充填剤の跡のキャビティによりチップポケットを形成させてドレッシングすることを特徴とする、レーザーツルーイング・ドレッシング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研削砥石（略称・砥石）のツルーイング、およびドレッシングに係り、特に、レーザー光を照射してツルーイング、および／または、ドレッシングを行なう場合に適用される。
【背景技術】
【０００２】
砥石を「研削作業に供し得る状態」ならしめるために、ツルーイングおよびドレッシングが行なわれる。
ツルーイングおよびドレッシングの技術的な開発，発展進歩の経緯によって、これら双方の述語はしばしば混同されているが、
ツルーイングとは砥石のマクロ的な形状を所望のごとく修正することであって、概要的に言えば、研削機に装着された状態で「研削砥石車の振れ」を無くする操作である。          
ドレッシングとは砥石のミクロ的な表面状態を整えることであって、砥石の表層付近の多数の砥粒のそれぞれで切刃を形成するとともに、隣接する砥粒相互の間にチップポケットと呼ばれるキャビティ（窪み）を形成する操作である。
【０００３】
図２は、ドレッシングを説明するために示した模式図である。
符号１を付して示したのは、砥石の代表例としての砥石車であって、多数の砥粒２が結合剤３によって固められている。
砥石は、結合剤の種類によって無機質系砥石（ビトリファイド）、金属質系砥石（メタルボンド）、合成樹脂質系砥石（レジノイド）、および、ゴム砥石に大別される。なお、本発明においては、無機質系砥石、金属質系砥石、および、無機・金属質混合系を適用の対象とする（合成樹脂質系砥石やゴム砥石を適用対象から除外しているところにも本発明の特徴の一端が現れている。このことを御記憶に留めおかれたい）。
【０００４】
図２（Ａ）は正常な状態の砥石車を表している。結合剤３は隣接する砥粒２相互の間に架橋され、砥粒２を支持して固めている。砥粒２および結合剤３の間に気孔４が形成されるとともに、それぞれの砥粒２の間に窪み（チップポケット）が形成されている。
砥石車の表層部は、このようにして砥粒２のそれぞれが切刃を構成し、いわゆる「切れ味の良い状態」になっている。この状態が「研削作業に供し得る状態」である。
このような砥石車を使用して研削作業を遂行すると、目づまり、目こぼれ、目つぶれ、といった損耗を生じて、砥石の切れ味が悪くなる。以下に、図面を参照してこれらの損耗を説明する。
【０００５】
（図２（Ｂ）参照）研削作業によって生じた切粉５その他の異物が前記のチップポケットを埋めると「目づまり」になり、ワークが削れなくなるばかりでなくワークの研削仕上げ面が悪くなる。
（図２（Ｃ）参照）研削作業によって結合剤３の架橋が壊れると、該結合剤架橋によって支持されていた砥粒の脱落（２Ａ）を生じて「目こぼれ」となり、ワークが削れなくなる上に、研削仕上げ面が悪くなる。
（図２（Ｄ）参照）研削作業によってそれぞれの砥粒の切刃が摩耗（２Ｂ）すると「目つぶれ」となり、ワークが削れなくなって、仕上げ面が悪くなる。
【０００６】
上述のように目づまり、目こぼれ、目つぶれした砥石を図２（Ａ）の正常状態に復元させる操作がドレッシングである。
ドレッシングは、砥石車全体の輪郭形状，寸法をなるべく変えずに、その表面状態を修正して「砥石車表層部の砥粒２が切刃を構成し、隣接する砥粒の間にチップポケットが形成されている状態」に復元する。
すなわちドレッシングとは、砥石表層部の砥粒２を余分に脱落させないよう配慮しながら、表層部の結合剤架橋を取り除く操作である。
ドレッシングの古典的な方式では、ダイヤモンド単石ツールで砥石車表層部を薄く削り落とし、または、ダイヤモンドを砥粒としたロータリドレッサで砥石車表層部を薄く削り落としていた。
【０００７】
ドレッシングに関する最近の技術として、
イ．導電性の砥石に対して、電気分解における陽極酸化の現象を応用して砥石表層部の結  合剤を除去する方式、および、
ロ．レーザー光を照射して、砥石表層部の結合剤を薄く除去する方式、が研究されている。
【特許文献１】公開特許公報（特開２００２−１９２４６４号）「メタルボンド砥石のドレッシング方法」  目づまりしたメタルボンド砥石にレーザー可視光を照射して、切粉およびボンドメタルを除去する発明方法である。
【特許文献２】公開特許公報（特開平１１−１５６７１４号）「ダイヤモンドロータリードレッサ及びその製造方法」  砥粒の表面にレーザービームまたは電子ビームを照射して、該砥粒の表面に溝を切り、切刃を形成する発明である。
【特許文献３】公開特許公報（特開平１０−２０２５３０号）「ダイヤモンドロータリードレッサ及びその製造方法」  ボンド材で結合された砥粒の表面にレーザービームを照射して溝を切り、切刃を形成する発明である。
【非特許文献１】精密工学会誌５９／１２／１９９３（５５〜６０ページ）「移動熱源によるレジノイド砥石のドレッシングに関する研究」  題名のごとく、レジノイド砥石に限定したレーザードレッシングの研究論文である。  （注）本発明は、先に段落０００３で御記憶を願ったように、合成樹脂質系砥石（レジ      ノイド砥石）を除外している。        この非特許文献１は、レジノイドの耐熱性が低いことを利用したものである。        これに比して本発明は後に詳しく述べるように、非レジノイド、非ゴムの結合      剤中に特定の充填剤を分散させて、局部的に耐レーザー性を低下させてレーザーツルーイング、および／またはレーザードレッシングを可能ならしめたものであり、本非特許文献１と本発明とは技術的思想を全く異にしている。
【非特許文献２】砥粒加工学会誌Ｖｏｌ ４０ Ｎｏ２ １９９６ＭＡＲ（２９〜３４ページ）「電着ＣＢＮクイルのＹＡＧレーザツルーイング」  レーザー光によるツルーイングであるから背景技術として挙げたが、この非特許文献２は電着ＣＢＮクイルの加工であって「砥粒を結合剤で固めた砥石」のドレッシング・ツルーイングではなく、本発明とは技術的思想を全く異にしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
最近、レーザ光による加工は各方面において盛んに研究されており、砥石のドレッシングやツルーイングにも適用され、有益な発明や高度な研究発表が少なくない。
しかし、これらの公知技術は総べて在来の砥石を対象とするものであって、
（ａ）照射するレーザー光の波長の影響を研究したり（特許文献１）、
（ｂ）レーザー光で砥粒に刻設する溝の方向を研究したり（特許文献２）、
（ｃ）レーザー光でロータリードレッサの表面に刻設する溝の形状を研究したり（特許文      献３）、
（ｄ）レーザー光による合成樹脂系結合剤（レジノイド）の炭化除去を考究したり（非特許文献１）、
（ｅ）電着ＣＢＮに対するレーザー光の照射方向を考究したり（非特許文献２）しているが、「レーザー加工と砥石材質との関係」についての研究は無い。すなわち、「レーザードレッシング・ツルーイングに適した砥石材質を創作する」という技術的思想が無い。
本発明はこうした実情に鑑みて為されたものであって、「レザー光によるドレッシング、及び／又は、ツルーイングに適した組成および光学顕微鏡的組織を有する砥石」を創作し、
併せて、創作した砥石の特性に基づく新規なドレッシング方法、および、新規なツルーイング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の技術的思想を要約すると次のごとくである。
すなわち、前述した公知技術の総べてが、砥石の結合剤を単なる「均一な物質」としか見ていないのに対して、本発明は砥石の光学顕微鏡組織が「多数の砥粒の間に結合剤が架橋されていること」に着目した。
そして、この結合剤架橋の中に特定の添加物質（充填剤）の微小な粒子を分散させることにより、該結合剤架橋の機械的強度を低下させること無く、かつ、化学的安定性を損なうことも無く、レザー光による加工を容易ならしめる。
「結合剤に充填剤を添加する」という言葉だけを見ると公知技術と変わらないが、従来技術においてレジノイド結合剤に添加した充填剤は砥石強度を増すためのものであった。
これに比して本発明は、非レジノイド結合剤に対して特定の充填剤を添加することにより、そのレーザー耐性を適宜に低下させるものであって、技術的思想として全く新規なものである。
【００１０】
本発明を理解するために、前段落で述べた「充填剤の微粒子を分散させること」の技術的意義を明確ならしめておくと、（イ）電子顕微鏡的に、結合剤の結晶構造の中に充填剤分子，原子を規則的に配列させるものではなく、（ロ）光学顕微鏡的に、結合剤中に充填剤の微粒子を不規則に散在させる。
このような顕微鏡組織から容易に理解されるように、結合剤そのものの機械的強度や化学的安定性は実用上変化しない。
このような組織にレーザー光を照射して、充填剤を選択的に消失させると、結合剤架橋に局部的な欠損を生じてキャビティ（窪み）が形成される。上記の局部的欠損が大きければ結合剤架橋が破壊される。
また、レザー光を照射して充填剤のみを選択的に膨張させることによっても、結合剤の架橋が破壊される。
【００１１】
請求項１の発明に係る砥石の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、  多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された光学顕微鏡組織を有する砥石において、
前記の砥粒と結合剤との調合に充填剤が添加されていて、結合架橋の中に充填剤の微粒子が分散しており、
上記充填剤の融点が、砥石の焼成温度よりも高く、
かつ該充填剤がレーザー光の照射を受けたとき、前記結合剤の融点未満の温度で蒸発し、もしくは昇華する物質であることを特徴とする。
【００１２】
以上に説明した請求項１の発明によると、架橋を形成している結合剤の機械的強度を低下させることなく、かつ該結合剤架橋の化学的安定性を損なわない。従って砥石車全体に対して悪影響を及ぼすことが無い。
しかも当該砥石にレーザー光を照射すると、照射を受けた「充填剤を含む結合剤」が昇温し、結合剤の融点に達するまでに充填剤が気化する。
該充填剤は微粒状で結合剤の中に分散しているので、充填剤が気化して消失すると結合剤の架橋が壊れる。この現象は結合剤の融点未満で発生するので、砥石全体として軟化することなく剛性を保っている状態で砥石表層部の結合剤架橋が選択的に破壊され、
結合剤架橋が消失した跡のキャビティがチップポケットを構成して、ドレッシングが行なわれる。
また、比較的強いレーザー光を長時間照射して比較的多量の結合剤架橋を破壊すると、該結合剤架橋に支持されていた砥粒が脱落してツルーイングが行なわれる。
さらに、前記充填剤の融点が砥石の焼成温度よりも低いので、当該砥石を製造する際の調合工程において微粒状の充填剤を添加調合しておけば、焼成工程において該充填剤微粒が融合して小塊となる虞れが無く、架橋結合剤中に充填剤が微粒として散在している顕微鏡組織が構成される。
このようにして本請求項１の発明に係る砥石は、レーザー光の照射によってツルーイング・ドレッシングすることができ、しかも製造が容易で工業的な大量生産に適している。
【００１３】
請求項２の発明に係る砥石の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、前記の結合剤が無機質系結合剤であって、その焼成温度が６００℃〜８００℃であり、
その融点が１６００℃よりも高く、
かつ、前記の充填剤がアルカリ土類金属、望ましくはＣａ，またはＭｇであって、
該充填剤の融点が前記結合剤の焼成温度よりも高く、かつ該充填剤の蒸発点が前記結合剤の融点よりも低いことを特徴とする。  
【００１４】
以上に説明した請求項２の発明は無機質系結合剤（ビトリファイド）砥石に適用され、  充填剤として添加されるＣａの融点（８５０℃）、およびＭｇの融点（６５０℃）が、無機質系結合剤砥石の一般的な焼成温度（６００℃〜８００℃）よりも高く、
かつ、Ｃａの蒸発点（１４８７℃）、およびＭｇの蒸発点（１１２０℃）が無機質系結合剤の一般的な融点（１６００℃）よりも低いので、レーザーツルーイング・ドレッシングに適し、しかも製造容易である。
さらにＣａおよびＭｇは、これを無機質系結合剤中に微粒状で分散させることが容易に可能であり、無機質系結合剤中に分散しても該無機質系結合剤の機械的強度や化学的安定性に悪影響を及ぼさない。
【００１５】
請求項３にの発明に係る砥石の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、前記の結合剤が金属質系結合剤であって、その焼成温度が６５０℃〜７００℃であり、
その融点が１３００℃よりも高く、
かつ、前記の充填剤が金属のハロゲン化物、望ましくはＦｅＣｌ２、ＣｏＣｌ２，または ＣｓＣｌ２であって、                                                      
該充填剤の融点が前記結合剤の焼成温度よりも高く、かつ該充填剤の蒸発点が前記結合剤の融点よりも低いことを特徴とする。
【００１６】
以上に説明した請求項３の発明は金属質系結合剤（メタルボンド）砥石に適用される。
充填剤として添加されるＦｅＣｌ２の融点（６７７℃）、ＣｏＣｌ２の融点（７２４℃
）、およびＣｓＦの融点（７０３℃）が、金属質系結合剤砥石の一般的な焼成温度（６５０℃〜７００℃）よりも高く、
かつ、ＦｅＣｌ２の蒸発点（１０２６℃）、ＣｏＣｌ２の蒸発点（１０５０℃）、およびＣｓＦの蒸発点（１２３１℃）が金属質系結合剤の一般的な融点（１３００℃）よりも低いので、レーザーツルーイング・ドレッシングに適し、製造容易である。
しかもＦｅＣｌ２、ＣｏＣｌ２、およびＣｓＦは、これを無機質系結合剤中に微粒状で
分散させることが容易に可能であり、無機質系結合剤中に分散しても該無機質系結合剤の機械的強度や化学的安定性に悪影響を及ぼさない。
【００１７】
請求項４の発明に係るドレッシング方法の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してドレッシングする方法において、  
前記の砥粒と結合剤との調合に、予め充填剤を添加して、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
砥石の被加工面に、比較的弱いレーザー光を比較的短時間照射して、結合剤の中の充填剤を気化せしめて除去し、充填剤が消失した跡のキャビティによってチップポケットを形成することを特徴とする。
【００１８】
以上に説明した請求項４の発明方法によると、多数の砥粒の間に架橋されて該多数の砥粒を支持している結合剤の中に予め充填剤を添加しておき、結合剤に添加された充填剤の特性を活用して、比較的弱いレーザー光を短時間照射することにより結合剤架橋を選択的に除去してチップポケットを形成し、良好なドレッシングを行なうことができる。
従来技術においては、熱によって炭化し易い結合剤を用いて砥石を焼成しておき、これにレーザー光を照射して該結合剤の架橋を炭化させる方式が主流であったため、無機質系砥石や金属質系砥石のレーザードレッシングが困難であり、かつ、炭化、燃焼した残渣に災いされて良好な砥石面が得られなかったが、本請求項４の発明に係るドレッシング方法は、熱に弱い結合剤を排除し、耐熱性の結合剤を用いた砥石の全てに、すなわち無機質系砥石にも、金属質系砥石にも、さらに金属質系・無機質系混合結合剤を用いた砥石にも使用することができ、レーザーによるドレッシング操作の適用範囲を飛躍的に拡大することができた。
その上、レーザー照射を受けた充填剤が気化するので、ドレッシング仕上げ面が清浄であり、砥石の切れ味が優れた状態になる。
【００１９】
請求項５の発明に係るツルーイング方法の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してツルーイングする方法において、  
前記の砥粒と結合剤との調合に、予め充填剤を添加して、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
砥石の被加工面に比較的強いレーザー光を比較的長時間照射して、結合剤の中の充填剤を気化せしめることにより該結合剤の架橋を破壊し、砥石表層部の砥粒を脱落させて除去することを特徴とする。
【００２０】
以上に説明した請求項５の発明方法によると、多数の砥粒の間に架橋されて該多数の砥粒を支持している結合剤の中に予め充填剤を添加しておき、結合剤に添加された充填剤の特性を活用して、比較的強いレーザー光を長時間照射することにより結合剤架橋を選択的に除去するとともに、該結合剤架橋に支持されていた砥粒を脱落させて、高品質のツルーイング操作を高能率で行なうことができる。
従来技術においては、熱によって炭化し易い結合剤を用いて砥石を焼成しておき、これにレーザー光を照射して結合剤架橋を炭化させる方式が主流であったため、無機質系砥石や金属質系砥石のレーザーツルーイングが困難であり、かつ、炭化した残渣に災いされて良好な砥石面が得られなかったが、本請求項５の発明に係るツルーイング方法は、耐熱性に優れた無機質系砥石にも、金属質系砥石にも、さらに金属質系・無機質系混合結合剤を用いた砥石にも使用することができ、レーザーによるツルーイング操作の適用範囲を飛躍的に拡大することができた。
その上、レーザー照射を受けた充填剤が気化するので、ツルーイング仕上げ面が清浄であり、高品質のツルーイングが行なわれる。
【００２１】
請求項６の発明に係る砥石の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石において、
前記の砥粒と結合剤との調合に充填剤が添加されていて、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子が分散しており、
かつ上記充填剤の熱膨張係数（線膨張）が前記結合剤の熱膨張係数に比して１．１倍以上であることを特徴とする。
【００２２】
以上に説明した請求項６の発明に係る砥石は、結合剤架橋の中に熱膨張係数の大きい充填剤微粒子が散在しているので、レーザー光の照射を受けて膨張する際、熱膨張の差によ
って微小な亀裂を生じ、結合剤架橋が崩壊する。
比較的弱いレーザー光の短時間照射によって、上記の結合剤架橋崩壊を局部的に発生させると、ドレッシングが行なわれる。
また、比較的強いレーザー光の長時間照射によって前記の結合剤架橋崩壊を進行させると、該結合剤架橋で支持されていた砥粒の一部（砥石表層部）が脱落してツルーイングが行なわれる。
本請求項６に係る砥石は、上記のようにしてレーザー光の照射条件を制御することにより、ドレッシング操作とツルーイング操作とを使い分けることができる。  砥石材料の調合に際して、故意に、熱膨張係数の著しく異なる物質を添加するという技術的思想は、全く新規なものであり、本請求項６の砥石は従来予想し得なかった新しい作用効果を奏したものである。
このように、熱膨張係数の異なる材料を調合すると、砥石を焼成するときに亀裂を生じるのではないかと危惧される向きも有ろうかと推察するが、充填剤のメッシュ数を細かく（例えば粒径５０μｍ以下に）するとともに焼成工程における加熱・冷却速度を緩徐ならしめることによって焼成時のトラブルは未然にかつ完全に防止することができる（実験的に確認済みである）。
【００２３】
請求項７の発明に係る砥石の構成は、前記請求項６の発明の構成要件に加えて、前記の結合剤が無機質系結合剤であり、
かつ前記の充填剤が金属酸化物、望ましくはＡｌ２Ｏ３、ＢｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３、またはＭｇＯであって、                   
上記の充填剤を含む結合剤架橋がレーザー光の照射を受けて昇温すると、熱膨張の差によって該結合剤架橋が破壊されるようになっていることを特徴とする。
【００２４】
以上に説明した請求項７の発明によると、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数が６〜９×１０−６
／℃であり、ＢｅＯの熱膨張係数が６〜９×１０−６／℃であり、Ｃｒ２Ｏ３の熱膨張係数が５．５〜９×１０−６／℃であり、ＭｇＯの熱膨張係数が１１〜１５×１０−６／℃であって、無機質系結合剤の一般的な熱膨張係数である０．５ないし５（１０−６／℃）に比して１．１倍以上であり、熱膨張の差によって結合剤架橋を崩壊させる効果が発揮される。
その上、これらの金属酸化物は無機質系結合剤の中に微粒状に分散させ易く、しかも化学的に安定であって、例えば研削液に対して反応したり、研削液によって膨潤したりする虞れが無い。
かつ、これらの金属酸化物は毒性も、自然発火性も、揮発性も、悪臭も有しておらず、取り扱いが容易である。
また、これら金属酸化物の充填剤が結合剤架橋中に散在しても、砥石全体の剛性、衝撃値、引っ張り強さ等の機械的強度に悪影響を及ぼさない（実用上無視し得る）。
このように、本請求項７に係る砥石はレーザーツルーイング用として、および／またはレーザードレッシング用として非常に好適である。
【００２５】
請求項８に係る発明方法の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、又は無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してドレッシングする方法において、  
予め、前記結合剤に比して熱膨張係数（線膨張）が１．１倍以上の充填剤を添加して焼成することにより、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
比較的に弱いレーザー光を砥石に照射して「充填剤を含む結合剤」を昇温させ、
熱膨張の差により結合剤架橋に微小な亀裂を発生させて、砥石表層の結合剤架橋を除去し、結合剤架橋が消失した跡のキャビティによってチップポケットを形成することを特徴とする。
【００２６】
以上に説明した請求項８の発明に係るドレッシング方法によると、砥粒に影響を与えることなく、砥石表層部に限って結合剤の架橋を局部的に破壊して除去し、該結合剤架橋が消失した跡のキャビティによってチップポケットを構成するので、ドレッシング後の「砥石の切れ味」が良い。
特に、この請求項８に係るドレッシング操作が「相変化を伴わない物理的変化」によって行なわれ、一切の化学的変化を生じないことに注目されたい。
従来技術に係るレーザードレッシング方式は、結合剤にレーザー光を照射して燃焼させたり、分解させたり、熔融させたりしたので、必然的に燃焼生成物、分解生成物、または熔融結合剤が発生した。
これらの発生物質は被加工物である砥石の構成物質本来の性状と異なる物性を有しているため、熔融した結合剤の微粒が砥粒に付着したり、結合剤炭化物がチップポケットを埋めたりしてドレッシング面の状態を悪くするので、生成物除去のために格別の配慮を必要とし、ドレッシング操作を複雑ならしめてランニングコストを増加させていた。
本請求項の発明方法においては、充填剤を含む結合剤架橋が物理的に破砕されて微細な破片となるだけであって物性が変化しないので、ドレッシング面が清浄であり、良好な切れ味が得られる。
【００２７】
請求項９に係る発明方法の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、又は無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してツルーイングする方法において、予め、前記結合剤に比して熱膨張係数（線膨張）が１．１倍以上の充填剤を添加して焼成することにより、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
比較的に強いレーザー光を砥石に照射して「充填剤を含む結合剤」を昇温させ、
熱膨張の差によって砥石表層部の結合剤架橋を破壊し、該結合剤架橋で支持されていた砥粒を脱落させることを特徴とする。
【００２８】
以上に説明した請求項９の発明に係るツルーイング方法によると、砥粒に影響を与えることなく、砥石表層部の結合剤架橋を破壊して除去し、該結合剤架橋が支持していた砥粒を脱落させるので、ツルーイング作業がクリーンに行なわれる。
特に、この請求項９に係るツルーイング操作が「相変化を伴わない物理的変化」によって行なわれ、一切の化学的変化を生じないことに注目されたい。
従来技術に係るレーザーツルーイング方式は、結合剤にレーザー光を照射して燃焼させたり、分解させたり、熔融させたりしたので、必然的に燃焼生成物、分解生成物、または熔融結合剤が発生した。
これらの発生物質は被加工物である砥石の構成物質本来の性状と異なる物性を有しているため、熔融した結合剤の微粒が砥粒に付着したり、結合剤炭化物がツルーイング加工面に付着したりしてツルーイング仕上げ面の状態を悪くする。このため生成物除去に格別の配慮を必要とし、ツルーイング操作を複雑ならしめてレーザーツルーイング作業のランニングコストを増加させていた。
本請求項の発明方法においては、充填剤を含む結合剤架橋が物理的に破砕されて微細な破片となるだけであって物性が変化しないので、ツルーイング面が清浄であり、ツルーイング操作を完了した状態で、そのまま研削作業に供することも可能である。すなわち。「ドレッシングされた状態に近いツルーイング仕上げ面」が得られる。
【００２９】
請求項１０の発明に係る砥石の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石において、    前記の結合剤に「酸化性雰囲気中で加熱されると酸化して気体になる物質」望ましくは黒鉛、カーボンナノチューブ、またはカーボンナノファイバーから成る充填剤が添加されていて、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子が分散していることを特徴とする。
【００３０】
以上に説明した請求項１０の発明によると、結合剤によって形成されている架橋がレーザー光の照射を受けて加熱されると、その中に分散している充填剤の微粒子が酸化して消失するので該架橋が崩壊する。
この現象が局部的に軽度に起こると、架橋している結合剤が部分的に除去されてドレッシングが行なわれる。
また、上記の現象が砥石表層部に広く起こると、結合剤に支持されていた砥粒が脱落してツルーイングが行なわれる。
本発明に係る砥石は上記のようにして、照射レーザー光を制御することにより、ドレッシング操作とツルーイング操作とを任意に使い分けることができる。
しかも、充填剤の添加によって砥石全体の機械的強度や化学的安定性に悪影響を及ぼす虞れが無く、かつ、充填剤として用いられている単体の炭素は無毒であり、揮発性が無く、無臭であり、自然発火性も無いから取り扱い易く、労働災害を誘発したり環境公害を発生したりすることが無い。
【００３１】
請求項１１に係る発明方法の構成は、「アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、もしくはＣＢＮの何れかを含む砥粒」と、「無機質系、金属質系、もしくは無機質系・金属質系混合の結合剤」とを調合した原料を焼成して成り、多数の砥粒が結合剤によって相互に架橋された顕微鏡組織を有する砥石にレーザー光を照射してツルーイング、および／またはドレッシングする方法において、
前記の砥粒と結合剤との調合に、予め「酸化されて気体となる充填剤」望ましくは黒鉛、カーボンナノチューブ、またはカーボンナノファイバーを添加して、結合剤架橋の中に充填剤の微粒子を分散させておき、
砥石の被加工面に比較的強いレーザー光を照射して、架橋結合剤の中の充填剤を酸化せしめて除去することにより結合剤の架橋を破壊し、砥石表層部の砥粒を脱落せしめてツルーイングし、
および／または、比較的弱いレーザー光を照射して、架橋結合剤中の充填剤を酸化させて除去することにより、除去された充填剤の跡のキャビティによりチップポケットを形成させることを特徴とする。
【００３２】
以上に説明した請求項１１の発明方法によると、結合剤によって構成されている架橋の中に、予めカーボン系の充填剤微粒子を分散させておくことにより、この充填剤にレーザー光を照射して該充填剤を燃焼気化せしめて結合剤架橋を崩壊させることができる。
この操作を局部的に軽度に施すとドレッシングが行なわれ、全面的に比較的強く施すとツルーイングが行なわれる。
上述の作用から明らかなように本請求項１１の発明方法は、同じ装置を用いて、レーザー光の照射条件を制御することにより、ドレッシング操作とツルーイング操作とを任意に使い分けることができる。
本請求項１１の発明方法において、レーザー光を照射して酸化（燃焼）させるのが純粋の炭素微粒子であるところに技術的な重要性が有る。すなわち、従来技術におけるがごとくフェノール樹脂系の有機物にレーザー光を照射して炭化させたときの熱分解生成物はタール状の不純物を含んでいるので、これを燃焼させても残渣を生じ、被加工面が清浄でない。これに比して、本請求項の発明方法によって仕上げたドレッシング面もツルーイング面も極めて清浄である。
しかも、本請求項の発明方法を実施したとき、有毒ガスが発生したり悪臭を放ったりすることが無く、作業環境がクリーンに保たれる。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１の発明に係る砥石を適用すると、架橋を形成している結合剤の機械的強度を低下させることなく、かつ該結合剤架橋の化学的安定性を損なわない。従って砥石車全体に対して悪影響を及ぼすことが無い。
しかも当該砥石にレーザー光を照射すると、照射を受けた「充填剤を含む結合剤」が昇温し、結合剤の融点に達するまでに充填剤が気化する。
該充填剤は微粒状で結合剤の中に分散しているので、充填剤が気化して消失すると結合剤の架橋が壊れる。この現象は結合剤の融点以下で発生するので、砥石全体として軟化することなく剛性を保っている状態で砥石表層部の結合剤架橋が選択的に破壊され、
結合剤架橋が消失した跡のキャビティがチップポケットを構成して、ドレッシングが行なわれる。
また、強いレーザー光を長時間照射して比較的多量の結合剤架橋を破壊すると、該結合剤架橋に支持されていた砥粒が脱落してツルーイングが行なわれる。
さらに、前記充填剤の融点が砥石の焼成温度よりも低いので、当該砥石を製造する際の調合工程において微粒状の充填剤を添加調合しておけば、焼成工程において該充填剤微粒が融合して小塊となる虞れが無く、架橋結合剤中に充填剤が微粒として散在している顕微鏡組織が構成される。
このようにして本請求項１の発明に係る砥石は、レーザー光の照射によってツルーイング・ドレッシングすることができ、しかも製造が容易で工業的な大量生産に適している。
【００３４】
請求項２の発明は無機質系結合剤（ビトリファイド）砥石に適用され、  充填剤として添加されるＣａの融点（８５０℃）、およびＭｇの融点（６５０℃）が、無機質系結合剤砥石の一般的な焼成温度（６００℃〜８００℃）よりも高く、
かつ、Ｃａの蒸発点（１４８７℃）、およびＭｇの蒸発点（１１２０℃）が無機質系結合剤の一般的な融点（１６００℃）よりも低いので、レーザーツルーイング・ドレッシングに適し、製造容易である。
しかもＣａおよびＭｇは、これを無機質系結合剤中に微粒状で分散させることが容易に可能であり、無機質系結合剤中に分散しても該無機質系結合剤の機械的強度や化学的安定性に悪影響を及ぼさない。
【００３５】
請求項３の発明は、金属質系結合剤（メタルボンド）砥石に適用され、
充填剤として添加されるＦｅＣｌ２の融点（６７７℃）、ＣｏＣｌ２の融点（７２４℃
）、およびＣｓＦの融点（７０３℃）が、金属質系結合剤砥石の一般的な焼成温度（６５０℃〜７００℃）よりも高く、
かつ、ＦｅＣｌ２の蒸発点（１０２６℃）、ＣｏＣｌ２の蒸発点（１０５０℃）、およびＣｓＦの蒸発点（１２３１℃）が金属質系結合剤の一般的な融点（１３００℃）よりも低いので、レーザーツルーイング・ドレッシングに適し、製造容易である。
しかもＦｅＣｌ２、ＣｏＣｌ２、およびＣｓＦは、これを無機質系結合剤中に微粒状で
分散させることが容易に可能であり、無機質系結合剤中に分散しても該無機質系結合剤の機械的強度や化学的安定性に悪影響を及ぼさない。
【００３６】
請求項４に係る発明方法によると、多数の砥粒の間に架橋されて該多数の砥粒を支持している結合剤の中に予め充填剤を添加しておき、結合剤に添加された充填剤の特性を活用して、比較的弱いレーザー光を短時間照射することにより結合剤架橋を選択的に除去してチップポケットを形成し、良好なドレッシングを行なうことができる。
従来技術においては、熱によって炭化し易い結合剤を用いて砥石を焼成しておき、これにレーザー光を照射して該結合剤の架橋を炭化させる方式が主流であったため、無機質系砥石や金属質系砥石のレーザードレッシングが困難であり、かつ、炭化した残渣に災いされて良好な砥石面が得られなかったが、本請求項４の発明に係るドレッシング方法は無機質系砥石にも、金属質系砥石にも、さらに金属質系・無機質系混合結合剤を用いた砥石にも使用することができ、レーザーによるドレッシング操作の適用範囲を飛躍的に拡大することができた。  その上、レーザー照射を受けた充填剤が気化するので、ドレッシング仕上げ面が清浄であり、砥石の切れ味が優れた状態になる。
【００３７】
請求項５に係る発明方法によると、多数の砥粒の間に架橋されて該多数の砥粒を支持している結合剤の中に予め充填剤を添加しておき、結合剤に添加された充填剤の特性を活用して、比較的強いレーザー光を長時間照射することにより結合剤架橋を選択的に除去するとともに、該結合剤架橋に支持されていた砥粒を脱落させて、高品質のツルーイング操作を高能率で行なうことができる。
従来技術においては、熱によって炭化し易い結合剤を用いて砥石を焼成しておき、これにレーザー光を照射して結合剤架橋を炭化させる方式が主流であったため、無機質系砥石や金属質系砥石のレーザーツルーイングが困難であり、かつ、炭化した残渣に災いされて良好な砥石面が得られなかったが、本請求項５の発明に係るツルーイング方法は無機質系砥石にも、金属質系砥石にも、さらに金属質系・無機質系混合結合剤を用いた砥石にも使用することができ、レーザーによるツルーイング操作の適用範囲を飛躍的に拡大することができた。
その上、レーザー照射を受けた充填剤が気化するので、ツルーイング仕上げ面が清浄であり、高品質のツルーイングが行なわれる。
【００３８】
請求項６の発明に係る砥石は、結合剤架橋の中に熱膨張係数の大きい充填剤微粒子が散在しているので、レーザー光の照射を受けて膨張する際、熱膨張の差によって微小な亀裂を生じ、結合剤架橋が崩壊する。
比較的弱いレーザー光の短時間照射によって、上記の結合剤架橋崩壊を局部的に発生させると、ドレッシングが行なわれる。
また、比較的強いレーザー光の長時間照射によって前記の結合剤架橋崩壊を進行させると、該結合剤架橋で支持されていた砥粒の一部（砥石表層部）が脱落してツルーイングが行なわれる。
本請求項６に係る砥石は、上記のようにしてレーザー光の照射条件を制御することにより、ドレッシング操作とツルーイング操作とを使い分けることができる。
砥石材料の調合に際して、故意に、熱膨張係数の著しく異なる物質を添加するという技術的思想は、全く新規なものであり、本請求項６の砥石は従来予想し得なかった新しい作用効果を奏したものである。
このように、熱膨張係数の異なる材料を調合すると、砥石を焼成するときに亀裂を生じるのではないかと危惧される向きも有ろうかと推察するが、充填剤のメッシュ数を細かく（例えば粒径５０μm以下に）するとともに焼成工程における加熱・冷却速度を緩徐ならしめることによって焼成時のトラブルは未然にかつ完全に防止することができる
【００３９】
請求項７の発明に係る砥石によると、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数が６〜９×１０−６／℃であり、ＢｅＯの熱膨張係数が６〜９×１０−６／℃であり、Ｃｒ２Ｏ３の熱膨張係数が５．５〜９×１０−６／℃であり、ＭｇＯの熱膨張係数が１１〜１５×１０−６／℃であるから、無機質系結合剤の一般的な熱膨張係数（０．５〜５×１０−６／℃）に比して１．１倍以上であって、熱膨張の差によって結合剤架橋を崩壊させる効果が発揮される。
ここに、「１.１倍以上」という構成要件の「１．１」という数値を微差と誤解してはならない。「１．１以上」の「以上」に意義が有るのであって、
充填剤の熱膨張係数が、結合剤の熱膨張係数に比して如何ほど大差を有していても、
充填剤の熱膨張係数が結合剤の熱膨張係数よりも小さければ、「熱膨張差による結合剤架橋の破壊」は生じない。
差が小さくても、充填剤の熱膨張が結合剤の熱膨張よりも大きいことによってのみ、結合剤架橋の崩壊を誘発し得るのである。      
その上、これらの金属酸化物は、無機質系結合剤の中に微粒状に分散させ易く、しかも化学的に安定であって、例えば研削液に対して反応したり、研削液によって膨潤したりする虞れが無い。
かつ、これらの金属酸化物は毒性も、自然発火性も、揮発性も、悪臭も有しておらず、取り扱いが容易である。
また、これら金属酸化物の充填剤が結合剤架橋中に散在しても、砥石全体の剛性、衝撃値、引っ張り強さ等の機械的強度に悪影響を及ぼさない（実用上無視し得る）。
このように、本請求項７に係る砥石はレーザーツルーイング用として、および／またはレーザードレッシング用として非常に好適である。
【００４０】
請求項８の発明に係るドレッシング方法を適用すると、砥粒に影響を与えることなく、砥石表層部に限って結合剤の架橋を局部的に破壊して除去し、該結合剤架橋が消失した跡のキャビティによってチップポケットを構成するので、ドレッシング後の「砥石の切れ味」が良い。
特に、この請求項８に係るドレッシング操作が「相変化を伴わない物理的変化」によって行なわれ、一切の化学的変化を生じないことに注目されたい。
従来技術に係るレーザードレッシング方式は、結合剤にレーザー光を照射して燃焼させたり、分解させたり、熔融させたりしたので、必然的に燃焼生成物、分解生成物、または熔融結合剤が発生した。
これらの発生物質は被加工物である砥石の構成物質本来の性状と異なる物性を有しているため、熔融した結合剤の微粒が砥粒に付着したり、結合剤炭化物がチップポケットを埋めたりしてドレッシング面の状態を悪くするので、生成物除去のために格別の配慮を必要とし、ドレッシング操作を複雑ならしめてランニングコストを増加させていた。
本請求項の発明方法においては、充填剤を含む結合剤架橋が物理的に破砕されて微細な破片となるだけであって物性が変化しないので、ドレッシング面が清浄であり、良好な切れ味が得られる。
【００４１】
請求項９の発明に係るツルーイング方法を適用すると、砥粒に影響を与えることなく、砥石表層部の結合剤架橋を破壊して除去し、該結合剤架橋が支持していた砥粒を脱落させるので、ツルーイング作業がクリーンに行なわれる。
特に、この請求項９に係るツルーイング操作が「相変化を伴わない物理的変化」によって行なわれ、一切の化学的変化を生じないことに注目されたい。
従来技術に係るレーザーツルーイング方式は、結合剤にレーザー光を照射して燃焼させたり、分解させたり、熔融させたりしたので、必然的に燃焼生成物、分解生成物、または熔融結合剤が発生した。
これらの発生物質は被加工物である砥石の構成物質本来の性状と異なる物性を有しているため、熔融した結合剤の微粒が砥粒に付着したり、結合剤炭化物がツルーイング加工面に付着したりしてツルーイング仕上げ面の状態を悪くする。このため生成物除去に格別の配慮を必要とし、ツルーイング操作を複雑ならしめてレーザーツルーイング作業のランニングコストを増加させていた。
本請求項の発明方法においては、充填剤を含む結合剤架橋が物理的に破砕されて微細な破片となるだけであって物性が変化しないので、ツルーイング面が清浄であり、ツルーイング操作を完了した状態で、そのまま研削作業に供することも可能である。すなわち。「ドレッシングされた状態に近いツルーイング仕上げ面」が得られる。
【００４２】
請求項１０の発明に係る砥石によると、結合剤によって形成されている架橋がレーザー光の照射を受けて加熱されると、その中に分散している充填剤の微粒子が酸化して消失するので該架橋が崩壊する。
この現象が局部的に軽度に起こると、架橋している結合剤が部分的に除去されてドレッシングが行なわれる。
また、上記の現象が砥石表層部に広く起こると、結合剤に支持されていた砥粒が脱落してツルーイングが行なわれる。
本発明に係る砥石は上記のようにして、照射レーザー光を制御することにより、ドレッシング操作とツルーイング操作とを任意に使い分けることができる。
しかも、充填剤の添加によって砥石全体の機械的強度や化学的安定性に悪影響を及ぼす虞れが無く、かつ、充填剤として用いられている物質は無毒であり、揮発性が無く、無臭であり、自然発火性も無いから取り扱い易く、労働災害を誘発したり環境公害を発生したりすることが無い。
【００４３】
請求項１１に係る発明方法によると、結合剤によって構成されている架橋の中に、予めカーボン系の充填剤微粒子を分散させておくことにより、この充填剤にレーザー光を照射して該充填剤を燃焼気化せしめて結合剤架橋を崩壊させることができる。
この操作を局部的に軽度に施すとドレッシングが行なわれ、全面的に比較的強く施すとツルーイングが行なわれる。
上述の作用から明らかなように本請求項１１の発明方法は、同じ装置を用いて、レーザー光の照射条件を制御することにより、ドレッシング操作とツルーイング操作とを任意に使い分けることができる。
本請求項１１の発明方法において、レーザー光を照射して酸化（燃焼）させるのが純粋な炭素微粒子であるところに技術的な重要性が有る。すなわち、従来技術におけるがごとくフェノール樹脂系の有機物にレーザー光を照射して炭化させたときの熱分解生成物はタール状の不純物を含んでいるので、これを燃焼させても残渣を生じ、被加工面が清浄でない。これに比して、本請求項の発明方法によって仕上げたドレッシング面もツルーイング面も極めて清浄である。
しかも、本請求項の発明方法を実施したとき、有毒ガスが発生したり悪臭を放ったりすることが無く、作業環境がクリーンに保たれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
砥石の製造工程を概要的に見ると（ビトリファイド砥石の例）次のとおりである。
第１工程：材料である砥粒と結合剤とを調合し、混練する。
第２工程：調合された材料を加圧成型する。
第３工程：成型された材料を焼成する。   本発明の基本的原理は、上記第１工程の調合に際して、レーザー光の照射によって選択的に除去される充填剤を添加し、第３工程の焼成によって上記充填剤を顕微鏡的な微粒子として結合剤の中に分散させておく。
ここで、充填剤と結合剤との間に適宜の親和性が必要である。これを比喩的に言えば、
水と油とのように弾（はじ）き合っても困るし、銅と錫とのように原子配列的に溶け合っても良くない。譬えて言えば球状化黒鉛鋳鉄（ノジュラー鋳鉄）の中の黒鉛粒子のように光学顕微鏡レベルで充填剤微粒子が分散していることが望ましい。
こうした条件を満たすような配合については、実施例を挙げて後に詳しく説明する。
【００４５】
図１は、本発明を説明するために示した模式図であって、従来例の砥石構造と本発明の砥石構造とを対比して１葉の図面に描いてある。参考線ａｂよりも下方は、充填剤を含まない従来例の無機質系（ビトリファイド）結合剤砥石を表している。
なわち、この図１の下半部は、前掲の図２（Ａ）に示した模式図の拡大図である。
このように、多数の砥粒２のそれぞれが結合剤３の架橋で支持されている顕微鏡組織を有する砥石を製造する際、最初の調合工程で粉状の充填剤（具体的な物質名は実施例で述べる）を添加・混練して、焼成すると、本図１の上半部（参考線ａｂの上方）のように、結合剤の架橋中に充填剤の微粒子が分散した顕微鏡組織が得られる。本図１においては、充填剤の微粒子を斑点で描いてある。斑点で描かれた充填剤微粒子を読み取り易いように、円形の仮想線ｃで囲まれている区域内の結合剤架橋３を取り除くと、充填剤６の斑点が明瞭に現れる。上記の「取り除く」とは、現実に除去するという意味ではなく、思考的に図示を省いたものである。
【００４６】
図１上半部の組織にレーザー光を照射して充填剤６の微粒子を選択的に除去すると、
残された結合剤の架橋は、極端に密度が減少する（比喩的に言えば骨粗鬆症のように）。  このレーザー光照射を局部的に軽く施すと砥石表層部の結合剤架橋が部分的に崩壊してドレッシングが行なわれ、
このレーザ照射を全面的に強く施すと、結合剤架橋で支持されていた砥石表層部の砥粒が脱落してツルーイングが行なわれる。
以下に実施例の４例を記述するが、これら実施例に共通する構成は次のとおりである。
α．砥粒は、アルミナ質系、炭化珪素質系、ダイヤ、またはＣＢＮのいずれでも良い。すなわち、砥粒の種類は限定されない。
β．結合剤は、有機質系（フェノール樹脂およびゴム等）を除く。
（注）従来技術においては、砥粒を損傷しない程度に弱いレーザー光で融解，燃焼す        るよう、故意に耐熱性の低い有機質系結合剤が多用されたが、有機物を加熱変成させると砥石面が汚損されるので、本発明においては、結合剤も充填剤も一切、        無機質で構成される。
【００４７】
本発明においては、砥粒が損傷を被らない程度の弱いレーザー光で結合剤架橋が崩壊するように充填剤を添加する。
充填剤の種類によって、レーザー光で崩壊する機構が異なる。
実施例１および実施例２は、レーザー光の照射を受けて気化（蒸発，昇華）する充填剤を用いた例であって、物の発明としてのメインクレームである請求項１に対応する。
そして、請求項１の従属項である請求項２は実施例１に、請求項３は実施例２に、それぞれ対応している。
また、この実施例１，２ は方法の発明としての請求項４および請求項５に対応する。
実施例３は、レーザー光の照射を受けて昇温し、結合剤との熱膨張差によって亀裂を誘発する充填剤を用いた例であって、物の発明としてのメインクレームである請求項６、および、その従属項である請求項７に対応している。
そして、この実施例３は、方法の発明としての請求項６および請求項７に対応する。
実施例４は、物の発明としての請求項１０、および、方法の発明としての請求項１１に対応している。
【実施例１】
【００４８】
無機質系結合剤の１例として、焼成温度６００℃〜８００℃、融点１６００℃の粘土質結合剤に、融点８５０℃、蒸発点１４８７℃のＣａの微粉末を添加して焼成した。
焼成作業には格別の考慮を払わず、従来のビトリファイド砥石一般におけると同様に施工した。充填剤の融点が結合剤の焼成温度よりも高いので、別段の問題を生じなかった。
焼成された砥石の表面に、市販のマイクロレーザー加工機を用いてＹＡＧレーザー光を照射した。照射条件は次のとおりである。
レーザー波長：      基本波（１０６４ｎｍ）、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調                      波（３５５ｎｍ）の３種類を順次に照射した。
レーザーエネルギー：０．１〜０．６ｍＪを、６段階に区分して順次に照射した。  パルス幅：          ４ｎｓ
パルス周波数：      ６０Ｈｚ
【００４９】
上記の条件で、ＹＡＧ第３高調波を２０秒間照射したところ、表層部の結合剤架橋の一部分が消失し始め、さらに照射を続けると、次第にチップポケットが形成された。
さらに照射を継続して２分４０秒たつと、表層部の砥粒が脱落し始めた（最初の照射開始から３分後）。
この実施例においては、２０秒以上３分未満の照射によってドレッシングが行なわれ、３分以上の照射によってツルーイングが行なわれる。
上記の時間は固定されたものではなく、レーザー光の照射を弱めると適正照射時間が伸び、強めると縮む。本発明を実施する場合、レーザー光の強さはレーザー加工機の仕様によって制約されるから、実用可能なレーザー光強さにおける最適照射時間を実験的に求めることが推奨される。
【００５０】
上記実施例の応用例として、前記のＣａに代えてＭｇを充填剤として添加することも可能である。
Ｍｇの融点は６５０℃蒸発点は１１２０℃であるから、無機質系砥石の焼成に際して熔融せず、無機質系砥石の耐熱温度以内で蒸発消失する。
これを演繹すると、「結合剤の焼成温度よりも高い融点を有し、かつ結合剤の融点よりも低い蒸発点を有していること」を条件として、適宜のアルカリ土類金属を選定して充填剤として用いることができる。  温度特性だけを見ればＲａも適合するが、放射性や毒性や価格を勘案すると到底実用不可能である。
【実施例２】
【００５１】
この実施例２は、充填剤を昇温気化させるという点で前記の実施例１と類似であるが、
結合剤として金属質系結合剤を用い、充填剤として金属ハロゲン化物を用いる。
本例では、焼成温度が６５０℃〜７００℃であり融点が１３００℃以上である金属質系結合剤を適用の対象として、ＦｅＣｌ２を充填剤とした。
この塩化第２鉄の融点は６７７℃、蒸発点は１０２６℃であるから、砥石の焼成に別段の問題を生ぜず、該砥石の耐熱性の範囲内で蒸発消失せしめることができる。
上記ＦｅＣｌ２に代えて、ＣｏＣｌ２またはＣｓＦを用いることもでき、同様の作用効
果を奏することができる。
ＣｏＣｌ２の融点は７２４℃、蒸発点は１０５０℃であり、
ＣｓＦの融点は７０３℃、蒸発点は１１２０℃である。
【実施例３】
【００５２】
この実施例３は、無機質系結合剤、金属質系結合剤、または無機質・金属質系混合の結合剤を適用の対象とするもので、これらの結合剤に比して熱膨張係数（線膨張）が１．１倍以上の物質を充填剤として用いる。
さらに具体的な例として、無機質系結合剤の一般的な熱膨張係数を０．５〜５×１０ー６／℃として、
熱膨張係数が５×１０−６／℃以上であるところのＡｌ２Ｏ３（熱膨張係数６〜９×１０−６／℃）の微粉末を添加した。  （注）６は、５の１．２倍である。
このように構成した砥石にレーザー光を照射すると、先に述べた実施例１におけると同様に、比較的弱いレーザー光の短時間照射によってドレッシングが行なわれ、比較的強いレーザー光の長時間照射によってツルーイングが行なわれる。
上記のＡｌ２Ｏ３に代えて次のような充填剤を用いても、同様の作用効果が得られる（括弧内は熱膨張係数）。ＢｅＯ（６〜９×１０−６／℃）、Ｃｒ２Ｏ３（５．５〜９×１０−６／℃）、ＭｇＯ（１１〜１５×１０−６／℃）。
【実施例４】
【００５３】
この実施例４は、酸化（燃焼）して気体になる物質の微粒子を結合剤中に分散させる。
単に充填剤を酸化させて除去するだけでは新規性に欠けるが、本実施例４は化学的に単体の炭素を用いるところに新規性が有る。  すなわち、有機物（炭素化合物）をレーザーで加熱して燃焼させると、液体ないし固体の燃焼生成物が発生してツルーイング面，ドレッシング面を汚損することに鑑みて、本実施例は、適当な耐熱性（焼成で熔融しない）を有し、超微粉末にすることが容易で、純粋な単体物質を入手し易い黒鉛、カーボンナノチューブ、またはカーボンナノファイバーを充填剤として用いる。
【００５４】
本実施例に係る炭素微粒子を含む結合剤架橋を有する砥石にレーザー光を照射すると、前記実施例１におけると同様に、比較的弱いレーザー光の短時間照射によってドレッシングが行なわれ、比較的強いレーザー光の長時間照射によってツルーイングが行なわれる。
この実施例４は炭素をレーザー加熱して燃焼させるのであるから、酸化性雰囲気の中で実施すべきは当然であるが、別段の配慮をしなくても、空気中でレーザー光を照射すれば炭素を燃焼させることは容易である。この場合、黒鉛は微粉末にし易くカーボンナノファイバーやカーボンナノチューブは、本来的に超微粉末であって、比表面積が極めて大きいので、これを選択的に燃焼させることが容易である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明を実施すると、研削加工用の砥石を容易かつ迅速に、クリーンな作業環境でツルーイングしドレッシングして、これを使用に供し得る状態ならしめることができ、研削機器産業の発展に貢献するところ多大である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の基本的な原理を説明するために示したもので、本発明に係る研削砥石の１実施例を描いた模式図である。
【図２】研削砥石の一般的な構造を示した模式図であって、（Ａ）は正常な状態を、（Ｂ）は目づまりした状態を、（Ｃ）は目こぼれした状態を、（Ｄ）は目つぶれした状態を、それぞれ描いてある。
【符号の説明】
【００５７】
１…砥石車、２…砥粒、２Ａ…脱落した砥粒、２Ｂ…摩耗した砥粒、３…結合剤（結合剤で形成された架橋）、４…気孔、５…切粉、６…充填剤。
【図１】
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【図２】
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